专利名称：汽车油门踏板控制装置的制作方法
技术领域：
本实用新型涉及一种用于汽车试验的油门踏板自动控制装置，属于汽车自动控制装置技术领域。
背景技术：
在汽车整车及零部件试验和汽车自动驾驶等应用领域中，都需要能够对汽车油门踏板进行自动控制的装置。对此类油门踏板控制装置的要求是1)、结构简单，能够安装在汽车驾驶室的狭小空间内；2)、安装的通用性好，对安装初始位置定位要求低；3)、无需对汽车换档机构进行改造，可直接安装；4)、能够适用于不同行程和结构尺寸的油门踏板；5)、运动控制简单，定位精度高，运动速度灵活可调整。
目前国内已经公开的用于操纵汽车油门的装置在结构和驱动方式上主要有几种1)、电机+涡轮蜗杆这种结构体积较大，对安装的精度要求比较高，结构复杂，电机一般采用伺服电机，成本高。2)、气动伺服+连杆机构这种结构采用气压驱动的方式，定位控制难度大，在实车自动驾驶试验中气源的获取比较难。3)、电机+拉丝这种机构的特点是执行机构是柔性机构，执行机构必须始终处于工作状态。除了以上几种方式之外，还有各种作为汽车辅助驾驶用的各种执行机构，这些机构无法完全满足在成本、体积和定位精度上的要求。国外技术不对外公开。
发明内容
技术问题本实用新型的目的是提供一种用于汽车油门踏板的控制装置，该装置在不需要对汽车油门踏板机构进行改造的前提下，实现各种运动速度下汽车油门踏板的高精度定位，其结构简单、轻巧，并能够适用于不同的油门踏板尺寸和结构。
技术方案本实用新型解决其技术问题所采用的技术方案是在步进电机的输出轴上固定转动齿轮，转动齿轮与第一减速齿轮啮合传递扭矩并减速，第一减速齿轮与小齿轮固定在同一根转轴上，小齿轮与角位移传感器齿轮、第二减速齿轮相啮合，转臂与第二减速齿轮固定在一起，转臂的另一端通过转轴与内调节杆铰接，内调节杆的另一端接外调节杆，外调节杆的另一端固定踏板上夹板和踏板下夹板。第一减速齿轮的半径大于转动齿轮的半径，对步进电机进行减速和增大扭矩。角位移传感器齿轮固定在角位移传感器的转轴上，角位移传感器齿轮与小齿轮啮合，直接通过步进电机的旋转运动得到油门踏板的位置。内调节杆和外调节杆构成一个二力杆，内调节杆上加工有外螺纹，外调节杆上加工有内螺纹，二者配合用来调节二力杆的长度，从而适应不同油门踏板行程。与内调节杆和外调节杆构成的二力杆铰接的踏板上夹板和踏板下夹板夹持在油门踏板上，二者通过螺丝可靠连接，二力杆与踏板上夹板采用铰接的连接方式，使得油门踏板的控制具有类似于人类驾驶员脚踝关节一样的柔性。
在驱动方式上，采用步进电机驱动的方式，能够满足汽车油门踏板控制中高精度定位的问题。此外，由于步进电机的运动速度是由输入步进电机的控制脉冲频率决定的，只要改变控制脉冲频率就能够实现步进电机运动速度的调节。并且步进电机转动的角度取决于控制脉冲的个数，只要控制脉冲频率不高于步进电机的失步频率，就能够准确控制步进电机转过的角度，从而实现油门踏板的精确定位控制。避免了为满足油门踏板运动控制所需要的力而选用大的步进电机的问题，缩小了装置的结构尺寸。
为了得到执行机构的位置，角位移传感器的轴上固定有角位移传感器齿轮，角位移传感器齿轮和小齿轮啮合，直接通过步进电机的旋转运动得到踏板的位置。第二减速齿轮和小齿轮啮合，进一步减速和增大扭矩。转臂，转轴，内调节杆和外调节杆构成一个二力杆，将第二减速齿轮的转动变为踏板的下压和回收动作。内调节杆上加工有外螺纹，外调节杆上加工有内螺纹，二者配合用来调节二力杆的长度，从而适应不同行程和尺寸的试验车。
为了解决无损安装问题，应用与二力杆铰接的踏板上夹板和踏板下夹板来夹持油门踏板，二者通过螺丝可靠连接，二力杆与踏板上夹板采用铰接的连接方式，使得油门踏板的控制具有类似于人类驾驶员脚踝关节一样的柔性，满足了控制要求。该装置的壳体底板上有定位孔，可以用于和汽车驾驶室内的底板连接固定。
有益效果1.汽车油门踏板控制装置采用步进电机驱动控制的方式，能够满足油门的高精度定位要求，运动控制方便。
2.步进电机输出扭矩经过两级的减速和增扭，除了提高定位精度之外，减少步进电机功率，减小了系统的机构尺寸。
3.踏板夹板用来夹持油门踏板，夹板通过螺丝可靠连接，二力杆与踏板上夹板采用铰接的连接方式，使得油门踏板的控制具有类似于人类驾驶员脚踝关节一样的柔性，满足了控制要求。
4.角位移传感器的轴上固定有角位移传感器齿轮，角位移传感器齿轮和齿轮啮合，直接通过步进电机的旋转运动得到踏板的位置。
图1是本实用新型机械结构的侧视图。
图2是本实用新型机械结构的俯视图其中有步进电机1，角位移传感器齿轮2，第一减速齿轮3，角位移传感器4，小齿轮5，支架6，第二减速齿轮7，转臂8，转轴9，内调节杆10，外调节杆11，踏板上夹板12，踏板下夹板13，壳体14，转动齿轮15，定位孔16。
具体实施方式
汽车油门踏板控制装置包括步进电机1、角位移传感器4、踏板上夹板12、踏板下夹板13和转臂8等执行机构。在步进电机1的输出轴上固定转动齿轮15，转动齿轮15与第一减速齿轮3啮合传递扭矩并减速，第一减速齿轮3与小齿轮5固定在同一根转轴上，小齿轮5与角位移传感器齿轮2、第二减速齿轮7相啮合，转臂8与第二减速齿轮7固定在一起，转臂8的另一端通过转轴9与内调节杆10铰接，内调节杆10的另一端接外调节杆11，外调节杆11的另一端固定踏板上夹板12和踏板下夹板13。
在驱动方式上，采用步进电机1驱动的方式，能够满足汽车油门踏板控制中高精度定位的问题。此外，由于步进电机1的运动速度是由输入步进电机1的控制脉冲频率决定的，只要改变控制脉冲频率就能够实现步进电机1运动速度的调节。并且步进电机1转动的角度取决于控制脉冲的个数，只要控制脉冲频率不高于步进电机1的失步频率，就能够准确控制步进电机1转过的角度，从而实现油门踏板的精确定位控制。
在图1、2中，步进电机1输出轴上固定着转动齿轮15，通过和转动齿轮15啮合的第一减速齿轮3传递扭矩并减速，第一减速齿轮3的半径大于转动齿轮15，这样能够对步进电机1进行减速和增大扭矩，从而避免了为满足油门踏板运动控制所需要的力而选用大的步进电机的问题，缩小了装置的结构尺寸。第一减速齿轮3和小齿轮5在同一轴上，小齿轮5传递来自步进电机1的扭矩。
为了得到执行机构的位置，角位移传感器4的轴上固定有角位移传感器齿轮2，角位移传感器齿轮2和小齿轮5啮合，直接通过步进电机1的旋转运动得到踏板的位置。角位移传感器齿轮2的半径比小齿轮5大，这样在运动过程中角位移传感器(4)所旋转的圈数就能够比较少，从而降低了成本。
第二减速齿轮7和小齿轮5啮合，进一步减速和增大扭矩。转臂8，转轴9，内调节杆10和外调节杆11构成一个二力杆，将第二减速齿轮7转动变为踏板的下压和回收动作。转臂8和调节杆之间用转轴9连接，这样在转臂8的旋转运动过程中可以直接推动调节杆运动。内调节杆10上加工有外螺纹，外调节杆11上加工有内螺纹，内调节杆10能够在外调节杆11内旋转运动，二者配合用来调节二力杆的长度，从而适应不同行程和尺寸的试验车。
为了解决无损安装问题，应用与二力杆铰接的踏板上夹板12和踏板下夹板13来夹持油门踏板，二者通过螺丝可靠连接，二力杆与踏板上夹板12采用铰接的连接方式，使得油门踏板的控制具有类似于人类驾驶员脚踝关节一样的柔性，满足了控制要求。该装置的壳体14底板上有定位孔16，可以用于和汽车驾驶室内的底板连接固定。
权利要求1.一种汽车油门踏板控制装置，包括步进电机、角位移传感器、踏板、转臂执行机构，其特征是在步进电机(1)的输出轴上固定转动齿轮(15)，转动齿轮(15)与第一减速齿轮(3)啮合传递扭矩并减速，第一减速齿轮(3)与小齿轮(5)固定在同一根转轴上，小齿轮(5)与角位移传感器齿轮(2)、第二减速齿轮(7)相啮合，转臂(8)与第二减速齿轮(7)固定在一起，转臂(8)的另一端通过转轴(9)与内调节杆(10)铰接，内调节杆(10)的另一端接外调节杆(11)，外调节杆(11)的另一端固定踏板上夹板(12)和踏板下夹板(13)。
2.根据权利要求1所述的汽车油门踏板控制装置，其特征在于第一减速齿轮(3)的半径大于转动齿轮(15)的半径，对步进电机(1)进行减速和增大扭矩。
3.根据权利要求1所述的汽车油门踏板控制装置，其特征在于角位移传感器齿轮(2)固定在角位移传感器(4)的转轴上，角位移传感器齿轮(2)与小齿轮(5)啮合，直接通过步进电机(1)的旋转运动得到油门踏板的位置。
4.根据权利要求1所述的汽车油门踏板控制装置，其特征在于内调节杆(10)和外调节杆(11)构成一个二力杆，内调节杆(10)上加工有外螺纹，外调节杆(11)上加工有内螺纹，二者配合用来调节二力杆的长度，从而适应不同油门踏板行程。
5.根据权利要求1所述的汽车油门踏板控制装置，其特征在于与内调节杆(10)和外调节杆(11)构成的二力杆铰接的踏板上夹板(12)和踏板下夹板(13)夹持在油门踏板上，二者通过螺丝可靠连接，二力杆与踏板上夹板(12)采用铰接的连接方式，使得油门踏板的控制具有类似于人类驾驶员脚踝关节一样的柔性。
专利摘要汽车油门踏板控制装置是一种用于汽车试验的油门踏板自动控制装置，该装置在步进电机(1)的输出轴上固定转动齿轮(15)，转动齿轮(15)与第一减速齿轮(3)啮合传递扭矩并减速，第一减速齿轮(3)与小齿轮(5)固定在同一根转轴上，小齿轮(5)与角位移传感器齿轮(2)、第二减速齿轮(7)相啮合，转臂(8)与第二减速齿轮(7)固定在一起，转臂(8)的另一端通过转轴(9)与内调节杆(10)铰接，内调节杆(10)的另一端接外调节杆(11)，外调节杆(11)的另一端固定踏板上夹板(12)和踏板下夹板(13)。本装置可以实现各种速度下汽车油门踏板的高精度定位，运动速度快，精度高，运动控制方便，结构简单、轻巧，能够适应不同油门踏板尺寸和结构。
文档编号G05B11/01GK2758834SQ200420054949
公开日2006年2月15日 申请日期2004年12月22日 优先权日2004年12月22日
发明者张为公, 翟羽健, 殷剑萍, 陈晓冰, 张丙军 申请人:东南大学